Universo Gráfico: Conociendo NVIDIA

por Teejokey & FWMuLDeR 03/06/2004 ...

NVIDIA es a día de hoy una de las empresas más punteras en el desarrollo y fabricación de componentes de ordenador dedicándose específicamente al mundo de los gráficos, en el que abarca gran parte del mercado. Desarrollan y fabrican chips para una gran variedad de tipos de necesidades, dispositivos y usuarios, desde teléfonos móviles y PDA’s hasta chips y tarjetas gráficas para los ordenadores de los más exigentes gamers o aficionados a los juegos de ordenador, pasando por estaciones de trabajo y desarrolladores de entornos 3D.

La empresa

Andrew Humber, director corporativo de NVIDIA en relaciones de prensa en Europa, nos cuenta como ha sido el camino de la empresa desde su fundación hasta la actualidad, viendo como se fueron desarrollando las diferentes tecnologías y como se fue apostando por diferentes entornos llegando a la amplia variedad de productos que disponen en la actualidad.

NVIDIA Corporation nació hace más de 11 años con la idea de convertirse en una importante empresa en la creación de gráficos para el mercado de los ordenadores. Tal y como nos comentaba Andrew, enero de 1993 fue la fecha elegida por Jen-Hsun Huang, Chris Malachowsky y Curtis Priem para fundar NVIDIA -pronunciado ‘envidia’-, la cual desde entonces no ha dejado de recibir premios, innovar y lanzar nuevos productos para todo el mercado, tanto doméstico como profesional.

En 1994, NVIDIA obtuvo su primera asociación estratégica con la empresa SGS- Thompson, aunque su primer procesador gráfico, el NV1, no fue creado hasta casi un año después. Tras la alianza con SEGA, la compañía se centró en el desarrollo de chips gráficos para el sector de los ordenadores personales, y fue en abril de 1997 cuando salió el Riva 128, cuyo nombre viene de su tecnología de 128 bits, y que ya soportaba Direct3D. 1998 trajo consigo el nuevo Riva TNT y el traslado de las oficinas de la empresa a su nueva y actual localización en Santa Clara, California.

El siguiente año supuso una gran cantidad de innovaciones, primero con la introducción del económico chip Vanta, seguido por los 32 bits del Riva TNT 2. Sin embargo, el boom de los videojuegos en los ordenadores personales fue decisivo para el éxito del chip GeForce 256, el primer procesador gráfico (GPU) de la industria. Y sin dejar de lado el mercado profesional, según nos explicaba Andrew, los procesadores Quadro revolucionaron el sector, gracias a la incorporación de las GPU a las estaciones de trabajo.

Por aquel entonces, la competencia de NVIDIA en el mercado doméstico se limitaba a las también fabulosas Voodoo de 3dfx y en la gama media baja, las ATi. En el 2000, Microsoft eligió a NVIDIA para mover los gráficos de su Xbox, gran noticia además de la introducción de las GeForce2 GTS y Ultra, sin precedentes en cuanto a velocidad, y las GeForce2 MX, que proporcionaban a los usuarios de ordenadores personales una alta capacidad gráfica sin realizar una desorbitada inversión.

El 2000 trajo consigo además la fabricación de la primera GPU para ordenadores portátiles, con el GeForce2 Go, así como dos nuevas variantes para el chip Quadro, el PRO y el MXR, además de la compra de 3dfx y una serie de importantes premios.

En el 2001, ATi pisaba fuerte con sus Radeon, la competencia de entonces para GeForce2, mientras que las recientes GeForce3 se ofrecían como un producto de una gama superior. En el mercado profesional, NVIDIA continuaba cosechando éxitos de la mano de marcas como Hewlett-Packard, Compaq, Fujitsu-Siemens, etc. Pero para el verano NVIDIA presentó su futuro chip nForce, que dotaría a las placas base de terceros fabricantes de gráficos integrados. Por otro lado, las GeForce3 recibían una ampliación de gama con las series Titanium.

El siguiente año se lanzaron las nuevas GeForce4, chips con una gran fuerza bruta para entonces. Ese fue el momento que aprovecharon los canadienses de ATi para lanzar sus nuevas Radeon. Avanzando más en su tecnología NVIDIA lanzó su siguiente arquitectura, los primeros GeForce FX. Andrew nos contó que por otro lado, fue destacable el anuncio de los chips nForce2 y la introducción del lenguaje CG para la programación de los chips gráficos.

El 2003, NVIDIA lanzó una gran variedad de chips nuevos, una amplia gama para los GeForce FX desde modelos básicos hasta potentísimos procesadores, incluyendo versiones Go para ordenadores portátiles. Tampoco dejó de lado el sector profesional con los Quadro FX, para estaciones de trabajo fijas y portátiles. En cuanto a los chips integrados, NVIDIA amplió la gama de los nForce2 y lanzó los nForce3 para el mercado profesional, y más adelante para el doméstico. El pasado año fue la vuelta a la obtención de importantes premios para NVIDIA.

Para el presente año, NVIDIA ha comenzado fuerte, mejorando de gran manera lo obtenido con las primeras GeForce FX, presentando nuevas soluciones y ampliando la gama de las FX e introduciendo las GeForce FX 6800 a mediados de abril, dotadas hasta arriba de tecnologías centradas principalmente en los sombreadores de alto rendimiento, con CineFX y UltraShadow.

XFX GeForce FX 5700 Ultra

Para ver más de cerca los productos y la tecnología de NVIDIA, hemos analizado la gráfica de la marca XFX (división de Pine) basada en el chip gráfico o GPU llamado GeForce FX 5700 Ultra, que la propia NVIDIA nos envió para la ocasión. El nombre completo del producto es PVT36FNA y existe desde hace ya algunos meses.


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En la caja, que tiene la forma de una gran equis, trae en su interior lo siguiente:

· La propia gráfica XFX GeForce FX 5700 Ultra.

· Adaptador DVI/VGA.

· Cable de S-Video.

· Manual de instalación rápida.

· Guía de usuario.

· CD de instalación de XFX.

· CD "Games Collection", con varios juegos.

· CD del juego completo "Battle Engine Agila".

· CD del juego completo "Ghost Recon".

· CD del juego completo "Comanche 4".

· CD del juego completo de Ubisoft "RS3".

Tecnologias

UltraShadow

Se trata de una serie de instrucciones de nueva generación que permiten realizar efectos de sombreado complejos, creando escenas que reproducen las sombras y destellos con una fidelidad deslumbrante, asemejándose en la medida de lo posible a la realidad. La recreación de sombras de formación aparentemente real y natural, sin reducir por ello la velocidad del programa o disminuir las imágenes por segundo, es imprescindible para la creación de entornos virtuales creíbles; de ahí la importancia de los sombreadores.

Intellisample HTC

La segunda generación del Intellisample no es solamente un suavizador de bordes o antialias. Gracias a su tecnología, el Intellisample HTC incrementa el rendimiento del ancho de banda de la memoria así como la calidad de la imagen mediante sus algoritmos de compresión de texturas que hacen posible reducir hasta cuatro veces el tamaño de las texturas, colores y z. Además, la introducción de nuevas funciones para alisado de bordes y filtros anisotrópicos mejora notablemente la calidad visual aprovechando al máximo la memoria disponible.

CineFX 2.0

Con esta tecnología podemos disfrutar de unos efectos visuales realmente espectaculares gracias al sombreado de píxeles y vértices más avanzado del mercado. Con él, los motores de procesado de píxeles y vértices disponen de soporte para programas de sombreados largos y técnicas de programación avanzadas. CineFX y UltraShadow permiten, por ejemplo, que los juegos de la próxima generación realicen los cáculos necesarios y rendericen las sombras mucho más rápido y de manera más eficaz, como en Doom III, manteniendo así una mayor fluidez en el programa.

Los sombreadores de vértices y píxeles (píxel & vertex shader) son unos prográmas gráficos que permiten a los desarrolladores crear entornos visuales basados en una iluminación absolutamente realista, generando sombras, destellos, penumbras y zonas iluminadas recreadas sobre las texturas para así dar credibilidad al renderizado en tres dimensiones. Con CineFX 2.0 de NVIDIA se pueden manejar hasta 16 mapas de texturas simultáneamente en un mismo programa de sombreado, permitiendo así superponer y combinar efectos que definan superficies, como la rugosidad, brillo, sombra o reflectancia.

Un ejemplo de esto último es la demo Máquina del Tiempo o Time Machine de NVIDIA, que nos permite observar cómo actúan estos sombreadores, gracias a un programa que recrea el paso del tiempo sobre una camioneta, desde que está como nueva, hasta que la vemos oxidada y corroída, ilustrando la pérdida de brillo de la pintura y las sombras en los descascarillados de la superficie.

Efectos volumétricos del entorno, como el humo, el pelo, la piel, el fuego y la hierba son también importantes a la hora de aportar realismo a la escena, y por eso los técnicos de NVIDIA han incluido en CineFX soporte para hasta 1024 instrucciones en una sola pasada de renderizado, reduciendo así el número de pasadas necesarias para crear estos efectos sin perjudicar el rendimiento.

En definitiva, lo que NVIDIA pretende con todas estas tecnologías es aumentar la capacidad de procesado y el rendimiento gráfico a la hora de crear entornos visuales de alta calidad, al tiempo que se reduce la complejidad de programado en el avanzado lenguaje Cg. Todo ello, por supuesto, con soporte para las últimas especificaciones de OpenGL y Microsoft DirectX 9, haciendo uso de las novedades incorporadas en estos últimos.

Especificaciones técnicas

Las tarjetas gráficas de la serie 5700 de NVIDIA están construidas utilizando una estructura de 0,13 micras, lo que se traduce en un menor tamaño del chip, mayor rendimiento y menor consumo energético.

La GeForce 5700 Ultra hace uso del puerto AGP (Advanced Graphics Port - Puerto Avanzado de Gráficos) a 8x, que significa una tasa de transferencia de hasta 2,1 GB por segundo, permitiendo un intercambio de información entre la tarjeta y el resto de componentes muy fluido, pudiendo crear modelos más complejos y texturas más detalladas.

El núcleo gráfico de la tarjeta está construido con una interfaz de 256 bits a 900 MHz, mientras que la memoria es de 128 bits para acompañar a los 128 MB de tipo DDR (Double Data Rate - Tasa de Datos Doble) que incorpora la placa. Esta memoria cuenta con la tecnología Crossbar Memory Architecture, que se trata básicamente de un controlador dividido en 4 controladores separados de memoria dentro de la misma pieza de silicio, maximizando el rendimiento de acceso a los datos almacenados.

Asimismo, las dos RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter - Memoria de Acceso Aleatorio de Convertidor Digital-a-Analógico) que monta la FX5700 Ultra funcionan a 400 MHz.

Los RAMDAC son los chips encargados de convertir la imagen digital que genera la tarjeta gráfica en datos analógicos que puedan ser mostrados por el monitor y está compuesta por cuatro componentes: la memoria SRAM para almacenar el mapa de colores y tres convertidores, uno por cada color del tubo de imagen (rojo, verde y azul).

Aparte de todo esto, la tecnología de la GeForce FX 5700 permite la compresión del color y las texturas, además del Z, que es el tercero de los ejes del espacio (X, Y, Z). Estas compresiones simplifican los procesos, aumentando el rendimiento a la hora de mostrar los gráficos en pantalla. El eje Z puede ser reducido mediante la eliminación de partes innecesarias para el renderizado, optimizando así el tiempo de procesado de gráficos 3D.

De cerca

A simple vista la XFX GeForce FX 5700 presenta un aspecto un tanto más grande que otras gráficas. Podemos ver el ventilador o cooler que lleva sobre el chip gráfico junto al amplio disipador uniforme que se extiende a uno de los lados del ventilador y otro en la parte posterior de la tarjeta. De esta forma podremos disminuir su temperatura, evitar que se sobrecaliente y aumentar así su eficacia.


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En la chapa metálica dispone de un puerto DVI, otro S-Video y el VGA. DVI es un estandar digital para la comunicación entre la gráfica y las pantallas TFT, S-Video es lo que se conoce como la salida TV y VGA es la conocida salida para comunicar casi todos los monitores con la tarjeta.


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Además del puerto AGP capaz de trabajar a 8x, esta tarjeta requiere un conector de corriente adicional de la fuente de alimentación para poder abastecer toda la electricidad que requiere la tarjeta.


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Benchmarks

Pasando a comprobar el rendimiento de la gráfica veremos las puntuaciones obtenidas en los diferentes programas que exprimen al máximo el rendimiento y las tecnologías de las gráficas de última o reciente generación.

El equipo utilizado para realizar los análisis es el siguiente:

Placa base GigaByte GA-8IPE1000-L

Intel Pentium 4 con FSB 800 MHz, 2.66 GHz @ 3.02 GHz

Memoria RAM 1 x 512 MB Kingstom DDR 400

Disco duro Seagate de 80 GB, 7200 rpm

Windows XP SP1

Resolución 1024 x 768

GunMetal Benchmark 2

Se trata de una aplicación de análisis que, genera con un potente motor de juegos en 3D, la simulación de una batalla usando una especie de robot volador futurista. Resultan eficaces las mediciones de este benchmark ya que es muy capaz de analizar el comportamiento de nuestro hardware con muchas características del DirectX 9.

En este caso no realizaremos ningún cambio a la gráfica y la seguimos comparando con la Ati Radeon 9600 XT que pasó anteriormente por nuestro laboratorio, usando un Antialiasing de 4x.

En estos dos test en que se ponen muy a prueba las capacidades de las gráficas, notamos una gran ventaja en frames por segundo de la XFX GeForce FX 5700 Ultra frente a la Ati Radeon 9800 XT.

*A partir de aquí todos los test están realizados sin AntiAliasing.

3DMark 01 SE

No podemos olvidarnos en este artículo de usar este software, que ha sido durante años uno de los programas de análisis de rendimiento en juegos más utilizado, usando las capacidades que ofrece DirectX 8.

Al servir para ver el comportamiento del equipo al completo, resulta interesante ver los cambios que hay al usar con la misma configuración y el mismo equipo diferentes tarjetas gráficas.

Como podemos ver, la GeForce de XFX se queda ligeramente atrás en cuanto a rendimiento en este test, comparándolo con la 9600 XT.

Overclocking

Para ver al máximo el rendimiento que nos puede ofrecer esta gráfica vamos a comparar el rendimiento que nos puede dar si aumentamos la frecuencia de Núcleo o GPU y de memoria.

GPU: 1,02 GHz

Memoria: 545 MHz

A estas frecuencias la gráfica se muestra muy estable y no produce ningún tipo de error ni inestabilidad.

3DMark 03

Este gran software de Futuremark, es el benchmark más usado por excelencia para gráficas, al estar tan centrado en medir el rendimiento de las mismas con DirectX 9. También es capaz de medir las capacidades con PíxelShader 2.0 y VertexShader 2.0.

Veamos las diferentes puntuaciones obtenidas en los test.

Podemos ver que el aumento de frecuencia se nota considerablemente en el test, llegando a superar ampliamente la Ati Radeon 9600 XT.

Aquamark 3

Se trata de un benchmark que realiza un exhaustivo test del rendimiento de las gráficas explotando el DirectX 9 que vienen usando cada vez más juegos, haciendo uso de PixelShader 2.0 y VertexShader 2.0.

Veamos el rendimiento de ambas gráficas en frames por segundo:

Una vez más la XFX GeForce FX 5700 Ultra demuestra estar muy a la altura de la 9600 XT de Ati, obteniendo buena diferencia en el rendimiento cuando aumentamos las frecuencias.

Splinter Cell

Finalmente veremos el comportamiento de la gráfica en frames por segundo con uno de los juegos más populares: Splinter Cell.

En este caso la Ati Radeon 9600 XT se muestra algo superior a la gráfica de XFX, que la supera levemente incluso estando overclockeada.

En resumen

Viendo estos análisis no podemos evitar comentar que la XFX GeForce FX 5700 es una tarjeta gráfica que siendo de una gama media demuestra tener grandes prestaciones.

Los únicos inconvenientes son los siguientes: la necesidad de conectar un cable de la fuente, como viene siendo costumbre ya en algunas gráficas y que este producto no se encuentra a la venta en muchos establecimientos físicos o virtuales españoles por lo que resulta un tanto difícil de encontrar al menos de momento.

El rendimiento en general es bueno y ofrece perfecta estabilidad a altas frecuencias sin ningún tipo de sobrecalentamiento ni error.

El precio de la gráfica es de 210 euros aproximadamente por lo que resulta muy asequible dadas las altas prestaciones que ofrece para ser de gama media.

La gama actual

El presente catálogo de NVIDIA está compuesto por una amplia variedad de productos, tanto para el mercado profesional como el doméstico, todos ellos enfocados a la reproducción de gráficos de alta calidad.

La gama de tarjetas gráficas entre las que pueden elegir los usuarios de ordenadores personales está compuesta por las GeForce FX (con un amplio abanico de posibilidades en las series 5900, 5700, 5300 y 5200); GeForce PCX diseñadas para el puerto PCI Express que deja de lado el AGP a 8x, compuesta por las GeForce PXC 5950, 5750, 5300 y 4300 de mayor a menor potencia; y las anticuadas GeForce4 Ti y MX.

La última novedad de NVIDIA en el mercado de tarjetas gráficas domésticas son las que incorporan el chip 6800, que inaugura la serie 6 de las tarjetas GeForce. Estos chips además de una potencia muy elevada proporcionan todo un arsenal de tecnologías gráficas renovadas, que incluyen las nuevas versiones de CineFX 3.0, UltraShadow II e Intellisample 3.0, entre otras. Con arquitectura de 256 bits en memoria y y núcleo de gráficos, 16 pipelines y la posibilidad de ser acompañado por memoria DDR3, el chip 6800 de NVIDIA se sitúa como el buque insignia de la gama doméstica.

Para el sector de los ordenadores portátiles, NVIDIA ofrece las GeForce FX Go en modelos 5700, 5650, 5600, 5200 y 5100, así como las GeForce 4 Go y las Quadro FX Go para los usuarios profesionales que demanden este tipo de chips. Por supuesto, los profesionales no sólo están limitados a dispositivos portátiles, pues también cuentan con los chips Quadro FX -4000, 3000G, 3000, 2000, 1100, 1000, 700, 600 PCI y 500-; Quadro 4 y Quadro NVS.

NVIDIA no se olvida del software, y posee en su catálogo el NVIDIA Gelato, un potente renderizador para películas que emplea al máximo las capacidades de las GPU para proporcionar a los profesionales del cine y la televisión un sistema rápido y eficaz a la hora de realizar una producción cinematográfica acompañada de las Quadro FX.

Los chips integrados para placas base fabricados por NVIDIA son actualmente los nForce2 Ultra 400Gb, que incorpora el procesador de comunicaciones multimedia (MCP) más completo del mercado, que proporciona conexión Ethernet a 1 Gigabit con su propio Firewall, SATA y RAID; el nForce2 Ultra 400R, también con Serial ATA y RAID; y junto a ellos los nForce3. Todos han sido diseñados para ser compatibles con procesadores de AMD. Los profesionales disponen del chip nForce3 Professional, hechos para el AMD Opteron con RAID, estructura de Red incorporada y arquitectura de 64 bits.

Como ya dijimos antes, en la historia de la empresa, NVIDIA se asoció con Microsoft para potenciar sus Xbox, y actualmente la consola de Bill Gates cuenta con un procesador gráfico de NVIDIA. Además, los californianos no se limitan a los sistemas PC y ofrecen sus soluciones GeForce FX, FX Go y GeForce4 MX para que los usuarios de plataformas Macintosh puedan disfrutar de los gráficos de NVIDIA. Asimismo, existe una gama de chips gráficos para Tablet PC compuesta por los GeForce 4000, 3000 y 2150.

Para concluir, toda esta gama de chips gráficos tiene que estar manejada por una serie de controladores que estén a la altura de tanta tecnología y por ello NVIDIA ha creado el paquete de software ForceWare, sustituto de los antiguos Detonador. Con los ForceWare, NVIDIA ha querido simplificar al máximo la instalación de los controladores y la puesta en funcionamiento de sus tarjetas, ya que gracias a la estructura de controladores unificados (UDA - Unified Driver Architecture), toda la gama de chips gráficos utilizan el mismo paquete de software, simplificando al máximo la búsqueda de éstos.

Como algo adicional NVIDIA tiene en marcha desde hace algunos años un programa llamado "VIDIA: The Way It’s Meant To Be Played". Se trata de un programa que hace posible adquirir juegos para PC de forma similar a una consola de videojuegos. Se trata de una colaboración con los desarrolladores de juegos para que los productos de éstos se encuentren adaptados a las últimas tecnologías y específicamente para los productos de NVIDIA. demás generalmente estos juegos adaptados llevan el logotipo del programa "NVIDIA: The Way It’s Meant To Be Played" por lo que antes de comprarlo al identificar el logotipo en la caja del juego ya sabremos que si disponemos de una gráfica de reciente generación basada en un chip de NVIDIA, lo podremos usar sin problemas.

La adaptación no quita que estos juegos adaptados puedan usarse con productos gráficos de otras marcas, simplemente hace más sencilla su configuración para los productos de NVIDIA garantizándonos que funcionarán correctamente esos juegos usando los productos basados en los chips gráficos de esta empresa. No obstante puede resultar problemático si tenemos una gráfica antigua de NVIDIA, ya que podría no funcionar, dependiendo del juego y de la gráfica en cuestión, por mucho que tuviera el logotipo del programa en la caja.

Últimas Conlusiones

NVIDIA nos demuestra día a día que está ahí ofreciendo más y más productos, llegando hasta las pantallas de la más alta variedad de productos, con una calidad excepcional que hace las delicias de los millones de usuarios que hacen uso de alguno de sus productos integrado en sus aparatos electrónicos, ya sean ordenadores de sobremesa, PDA’s, móviles o cualquier otro artilugio con pantalla que se nos ocurra.

A estas alturas es indudable lo ligado que está a NVIDIA al mundo de los gráficos y viceversa. A NVIDIA le queda un largo camino todavía revolucionando el mercado, mejorando día a día la tecnología gráfica.